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污水處理中曝氣設備的選型

    曝氣設備是好氧生物處理系統(tǒng)至關重要的設備之一，曝氣設備的能耗在污水處理廠的運轉(zhuǎn)費用中占有很大的比重。節(jié)約曝氣設備的能耗對于降低污水處理成本具有十分重要的意義。

    當前廣泛用于好氧生物處理系統(tǒng)的曝氣設備分為鼓風曝氣和機械曝氣兩大類。污水生化處理常用的曝氣設備有：鼓風機供氧，稱為鼓風曝氣;機械曝氣，如采用表面曝氣機的表面曝氣;也有鼓風機和攪拌裝置相結(jié)合的聯(lián)合曝氣，靜態(tài)曝氣器( 亦稱固定螺旋)也屬之;采用水泵經(jīng)射流器供氧的射流曝氣，噪聲較小。目前的曝氣機設備具體分類為：鼓風機+曝氣盤、生物轉(zhuǎn)盤或生物轉(zhuǎn)碟、表面曝氣機、潛水推流曝氣機、射流曝氣機等。

    目前，二級生物處理污水廠大多數(shù)采用鼓風曝氣工藝，而鼓風機是此工藝中最為核心的設備之一，鼓風機的能耗有時占污水廠總能耗的50% 以上，因此污水處理廠選用何種形式的風機是一個非常重要的問題。

    曝氣設備在生化處理中主要有兩個作用，首先是為好氧微生物分解污水中有機物提供氧氣并維持好氧微生物的活性，其次曝氣也起到攪拌混合的作用，使得微生物與污水充分混合，提高污水的處理效率。

一、曝氣設備選型原則

    1)曝氣設備的選型首先考慮的是處理工藝的要求，根據(jù)不同處理工藝的要求，選擇不同的曝氣設備。例如，氧化溝工藝需要曝氣的同時推流污水，所以一般采用曝氣刷或曝氣盤分段布置，也可以采用鼓風曝氣與推流設備聯(lián)合使用。

    2)曝氣設備的選型其次要考慮的是其充氧能力，以滿足生化反應的需氧量。根據(jù)進水水質(zhì)和出水標準求得生化反應的理論需氧量，然后選擇對應曝氣能力的設備同時留有一定余力。

    3)曝氣設備的選型第三就要考慮曝氣設備的動力效率。動力效率作為曝氣設備的效能指標，能有效指導選擇更節(jié)能的設備，以降低運行成本。

    4)氧的利用率也曝氣設備的一個選型指標，作為一個參考指標。雖然曝氣設備氧的利用率高可以提高它的充氧能力，但并不一定會提高其動力效率。比如微氣泡比大氣泡的氧利用率高，同時微氣泡的產(chǎn)生消耗更多的能源，其動力效率不一定比大氣泡高。

    5)最后要考慮曝氣設備本身的材料、可調(diào)性以及維修方便與否。

    綜合來說選用曝氣設備的原則是：根據(jù)進水、出水水質(zhì)，水量，運行費用，使用壽命，維護費用，一次性投資，負面影響及節(jié)能環(huán)保等方面綜合考慮選用。

二、曝氣設備種類及選型

1 鼓風曝氣設備

    鼓風曝氣設備又稱“壓縮空氣曝氣設備”，利用鼓風機通過風管以及擴散設備向水中增氧，該設備能夠使池內(nèi)液體與空氣充分接觸。鼓風曝氣設備系統(tǒng)是由曝氣裝置、鼓風機以及連貫的管道組成的。其中通過一系列管道將空氣輸送到安裝在生化池底部的曝氣裝置就是鼓風機，空氣經(jīng)過曝氣裝置時會形成不同尺寸的氣泡，氣泡經(jīng)過上升與流動最后在液面處破裂，從而實現(xiàn)曝氣效果。

    鼓風曝氣設備結(jié)構(gòu)簡單，易于操作管理，機械消耗低，操作維護容易實現(xiàn)自動化，但是大孔擴散設備氣體利用率較低，微孔擴散設備易堵塞。

2 機械曝氣設備

    表面曝氣設備又稱“機械攪拌曝氣設備”，利用馬達來直接帶動軸流式葉輪運作，同時由導管經(jīng)導水板將廢水向四周噴出，噴出的過程會形成一片薄薄的水幕，在空氣會與空氣接觸并形成水滴，水滴在落下撞擊液面時產(chǎn)生的亂流以及大量氣泡會使水中的含氧量增加。

(1)轉(zhuǎn)刷/轉(zhuǎn)碟系統(tǒng)

    維護、運行費用高，將水通過離心拋灑擴散到空氣中進行氣液交換，在此過程中會在周邊產(chǎn)生水霧，導致異味和病菌擴散到空氣中，混合能力較差，無法使曝氣池固體物均勻懸浮。

(2)表曝機

    該設備為將水提升拋至空氣中產(chǎn)生氣液交換，同樣也會產(chǎn)生大量的水霧，破環(huán)周圍環(huán)境空氣，設備需要消耗動力來克服重力作用，額外增加能耗，且水平動能缺乏導致作用范圍有限，懸浮物在曝氣池角落或設備之間沉積明顯，維護及運行費用都較高。

    表面曝氣設備結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，效率較高;但是只使用于規(guī)模較小工程。

(3)潛水推流式曝氣機

    結(jié)合了表面曝氣和機械曝氣的優(yōu)點，采用水面吸氣注入水下方式，在水下螺旋槳將氣流切割為細小氣泡方式充氧;在完成充氧同時，對水體進行推流和攪拌;以達到污水進行硝化和反硝化作用，動力效率較高。運行費用低，維修簡便。但是一次性投資較大。

3 常用鼓風曝氣設備

    鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、空氣輸送管道和空氣擴散裝置(曝氣器)組成。按曝氣器產(chǎn)生的氣泡大小分為小型氣泡、中型氣泡和大型氣泡三種。

    1)小型氣泡曝氣器裝置：微孔曝氣器;

    2)中型氣泡曝氣器裝置：穿孔管曝氣器;

    3)大型氣泡曝氣器裝置：旋流曝氣器。

    按安裝方式不同又分為固定式、懸掛鏈式和可提升式三種。

3.1 膜片式微孔曝氣器

    膜片式微孔曝氣器是由聚丙烯制成底座，合成橡膠制成微孔曝氣膜片，一般為TPU曝氣膜片、橡膠曝氣膜片和硅膠曝氣膜片，膜片上有同心圓形布置的孔眼。產(chǎn)生的氣泡直徑在1.5~3.0mm少量的塵埃可以通過孔眼，不會堵塞，無需空氣凈化設備。

3.2 穿孔管曝氣

    穿孔曝氣管由鋼管或塑料管制成，管徑為25~50mm在管壁兩側(cè)的下部開3~5mm的孔眼，間距為50~100mm，氣泡直徑為2~6mm，孔口流速大于10m/s。穿孔曝氣管結(jié)構(gòu)簡單，不易堵塞，阻力小，但氧利用率低，動力效率尚可。

3.3 旋流曝氣器

    旋流曝氣器是在傳統(tǒng)螺旋形曝氣器的基礎上，結(jié)合多種先進結(jié)構(gòu)形式，開發(fā)的新一代高效螺旋形曝氣設備，具有服務面積大、阻力小、運行穩(wěn)定可靠、不易堵塞、使用壽命長等優(yōu)點。主要用于工業(yè)廢水、市政污水處理中的曝氣系統(tǒng)，在高懸浮物、高硬度、易結(jié)垢廢水中優(yōu)勢更加明顯。根據(jù)需求可設置為固定式和可提升式安裝。

    采用可提升式安裝時，設備檢修方便，曝氣器出現(xiàn)問題時，維修人員可敷設支架，將曝氣器單元提出水面后，進行維修或更換。無需將池內(nèi)積水放空。

3.4 懸掛鏈曝氣器

    懸掛鏈曝氣器是由曝氣器、曝氣器連接軟管、水面布氣主管(漂浮管)三部分組成。曝氣器單元一般通過增加配重塊，或者在曝氣管道內(nèi)灌入鋼筋混凝土，使曝氣器能懸浮在污水中，并通過軟管連接在主管上，實現(xiàn)在水中懸掛的目的。

    檢修方便，曝氣器出現(xiàn)問題時，維修人員可乘坐小船，將曝氣器單元提出水面后，進行維修或更換。無需將池內(nèi)積水放空。

三、結(jié)論

    評價某種曝氣裝置的優(yōu)劣，不能單看技術(shù)參數(shù)，必須從參數(shù)、造價、附屬設備、總電耗、運行管理、使用年限等進行綜合比較后來評價它的好壞。

    曝氣選型應因地制宜，在滿足生化反應好氧需求的前提下，盡量選擇動力效率高的曝氣設備，減少運行能耗。一般情況下，曝氣設備適宜選擇化學穩(wěn)定性好，耐酸堿，機械強度高，抗沖擊能力強，能夠承受風機頻繁啟用產(chǎn)生的水擊作用的材料，同時宜采用不需要除塵處理的阻力較小的結(jié)構(gòu)，降低運行成本。

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